(57)【要約】【課題】ワークピースの曲げ装置のダイ空間への搬送中に、そのワークピースを一致させ、ロボットが、曲げ装置環境内において、ワークピースをある位置から別の位置に移動させるとき、ロボットのセンサに基づく制御を実行する。【解決手段】バックゲージ機構には、ダイ直角、そして平行な方向の力を検知するための力センサを有するフィンガ・ゲージ機構が設置される。さらに、グリッパが保持中のワークピースの移動により作成される剪断力、通常力のどちらか一方、或いは両方を検知するため、ロボット・グリッパ・センサが提供される。【選択図】図５
2006218542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ追従を伴って、可鍛性板金ワークピースに対して曲げを行う装置であり、
前記装置は曲げ装置を含み、前記曲げ装置は、ダイ、工具パンチ、前記ワークピースを保持するロボット・グリッパを備え、
前記装置は、
前記工具パンチに対する前記ダイの相対的移動を示す位置値を読み出す読出し手段と；
前記グリッパが前記ワークピースを掴む時のその位置を、前記読出し手段に読み出された位置データの関数として計算する計算手段と；
前記計算された位置があまり急激に変化しないよう、前記工具パンチに対する前記ダイの前記相対移動の速度を制限する速度制御手段と；
前記曲げ期間中に、前記ワークピースと前記ロボット・グリッパ間の力を検出する手段と：
検出された力に基づき、前記計算手段により計算された位置を修正する手段と；
前記ロボットの移動が前記計算された位置に対応するよう制御するロボット制御手段と；
前記曲げの完了を意味する、最後の曲げ角度に到達したかどうか決定する決定手段と、を備える。
【請求項２】
ワークピースを保持するロボット・グリッパの速度変化率を制御する装置であり、
前記ワークピースと前記ロボット・グリッパ間の力を監視する監視手段と；
監視された力がしきい値以上、或は同等かどうか決定する決定手段と；
前記監視された力が前記しきい値以上、或るは同等と決定される時、前記ロボット・グリッパの加速を減少する減少手段、とを備える装置。
【請求項３】
ロボットによるワークピースの移動中に、ロボット・グリッパに保持される前記ワークピースの振動を積極的に減衰する装置であり、
前記ロボット・グリッパに保持される前記ワークピースに関連するパーツ幾何形状パラメータを読み出すパーツ幾何形状パラメータ読出し手段と；
前記ワークピースと前記ロボット・グリッパ間の力の量を読み出す力読出し手段と；
前記力読出し手段により行われる力読出しに基づき、前記ワークピースの振動の近似周波数を決定する周波数決定手段と；
前記周波数決定手段により決定される周波数により、前記ロボットが前記ロボット・グリッパを力読出しと反対の方向に移動させるよう制御するロボット移動制御手段と、を備える装置。
【請求項４】
ワークピースと所望の物体間の当接を維持した状態で、ワークピースが移動されるように、前記ワークピースを保持するロボット・グリッパを有するロボットを制御する装置であり、
前記ワークピースが所望の方向に移動するように、前記ロボットの移動を制御するロボット制御手段と；
前記ワークピースと前記ロボット・グリッパ間の力を監視する監視手段と；
監視された力が、前記ワークピースと前記所望の物体間の所望当接力の所定範囲内かどうか決定する決定手段と；
前記監視された力を前記所望当接力の所定範囲内にもたらすために、前記ワークピースと前記ロボット・グリッパ間の前記監視される力により示される、当接力を増減或は減少するように、前記ワークピースの移行方向を調整する調整手段と、を備える装置。
【請求項５】
ワークピースが障害物に接触するまで、ロボット・グリッパにより保持されたワークピースの障害物の方向への移動を制御する装置であり、
前記障害物の方向への前記ワークピースの所定のインクレメント分の移動を制御するロボット制御手段と；
前記ワークピースと前記ロボット・グリッパ間の力の量を監視する力監視手段と；
監視された力がしきい値以上、或は同等かどうか決定する決定手段と；
前記監視された力が前記しきい値以上、或は同等と決定されるまで、前記障害物の方向へのワークピースの移動を繰り返す繰返し手段と、を備える装置。
【請求項６】
ロボット・グリッパに保持されるワークピースの移動を制御し、前記ワークピースと障害物間の計画外の衝撃を検出する装置であり、
前記ワークピースと前記ロボット・グリッパとの間の力の量を監視する監視手段と；
監視された力が衝撃しきい値以上か、或は同等かどうか決定する決定手段と；
前記監視された力が前記しきい値以上、或は同等と決定される時、前記ロボットの移動を停止する停止手段と、を備える装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であり、
前記決定手段は、前記監視された力が小衝撃しきい値以上、或は同等かどうか決定し、かつ、前記監視された力が大衝撃しきい値以上、或は同等かどうか決定する手段を備え、
前記装置は、
前記監視された力が、前記小衝撃しきい値以上、或は同等であるが、前記大衝撃しきい値以下と決定される時、前記ワークピースを前記障害物から解離させるため、前記ロボットの移動を修正する手段を更に備える。
【請求項８】
ワークピースを曲げ装置のダイ空間に搬入するシステムであり、
前記ワークピースが前記ダイ空間に搬入される前に、前記ワークピースのリード端の垂下オフセット（補償）量を測定する測定手段と；
前記ワークピースを測定垂下オフセット（補償）分上方移動させる手段と；
前記ワークピースと前記ダイ空間に搬入する搬入手段と、を備えるシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであり、
前記測定手段が、バック照明視覚に基づく垂下センサを備えるシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載のシステムであり、
前記測定手段が、視覚に基づく垂下センサを備えるシステム。
【請求項１１】
請求項８に記載のシステムであり、
前記測定手段が、前記ワークピースが前記ダイ空間に向け移動される時、各複数の光ビームが前記ワークピースに交差された時を検知する機構を備えるシステム。
【請求項１２】
請求項８に記載のシステムであり、
前記測定手段が、前記ワークピースの前記ダイ空間に向けての移動により、単一光ビームが遮断された時を検出する単一遮断ビーム検出機構を備えるシステム。
【請求項１３】
曲げ装置によるフランジ部の曲げ期間中、ワークピースの前記フランジ部の角度を検出する角度センサであり、
反射面を有する部材と；
前記反射面が前記ワークピースの前記フランジ部に対峙する状態で、前記部材を保持する保持手段と；
前記反射面上に光ビームを発光する発光手段と；
前記光ビームが前記反射面により反射される時、前記光ビームの位置を検出する光検出手段を備え、
検出された位置が、前記ワークピースのフランジ部の角度を示す角度センサ。
【請求項１４】
ダイ及び工具パンチを利用し、曲げ装置により曲げ加工が実行される時、ワークピースのフランジ部のスプリングバックを制御するシステムであり、
曲げ実行中に、前記ワークピースの前記フランジ部の角度を測定する角度測定手段と；
前記曲げ加工完了後、前記ワークピースの前記フランジ部に起きると予想される予想スプリングバック量を計算するスプリングバック計算手段と、を備えるシステム。
【請求項１５】
Ｘ方向においてダイをダイ支持部材上に位置決めする方法であり、
前記Ｘ方向にバックゲージ・フィンガを位置決めし；
前記ダイを前記バックゲージ・フィンガに向けて移動し；
前記バックゲージ・フィンガと前記ダイ間の当接を検出する、
工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．関連出願データ
本出願は、本文書内へその全内容が参照により取り入れられる米国特許出願第０８／３３８，１５３（１９９４年１１月９日）の継続である。本開示は、共通して譲渡された以下の米国特許出願内での開示に関連するものである。即ち、「ロボット運動の設計／制御方法」（米国特許出願第０８／３３８，１１５、１９９４年１１月９日出願）、「板金曲げ計画の生成・実行の知能システム」（米国特許出願第０８／３３８，１１３、１９９４年１１月９日出願）、「フィンガパッド力検知システム」（米国特許出願第０８／３３８，０９５、１９９４年１１月９日出願）。これら出願については、その全開示内容が本文書内へ参照により取り入れられる。
【０００２】
２．著作権通告
本特許文書開示の一部には、著作権保護の対象となる要素が含まれている。本特許開示は特許・商標局の特許ファイル、或は記録内に記載され、何れの人によるその複写再生にも本著作権所有者は反対するものではないが、それ以外は全ての著作権を保有するものである。
【０００３】
３．発明の分野
本発明は、板金曲げ作業ステーション（板金曲げワークステーション）のプレスブレーキの操作中のバックゲージ動作の方法及び装置と、板金ワークのロボットによる操作移動およびプレスブレーキの操作のセンサに基づく制御に関する。本発明は、更にバックゲージ動作及びセンサに基づく制御方法の操作を支援する様々なシステム及び副構成要素に関する。
【背景技術】
【０００４】
４．背景となる重要な情報の説明
図１〜３は、作業ステーションの内部に設置される様々な制御装置にダウンロードされた手動作成プログラムから板金パーツを曲げるための従来の曲げ作業ステーション（ワークステーション）１０の例を簡単な図で示す。図示の曲げ作業ステーションは、ＢＭ１００アマダ・作業ステーションである。
【０００５】
（ａ）ハードウェアとその動作
図１は、曲げ作業ステーション１０の簡単な全体図である。図２は、ワークピース１６上に曲げ加工を行うため位置決めされたプレスブレーキ２９のパーツ図である。図２に示す要素には、ワークピース１６を掴むロボット・アーム・グリッパ１４を有するロボット・アーム１２、パンチ・ホルダ２０に保持されるパンチ１８、ダイ・レール２２に設置されるダイ１９が含まれる。バックゲージ機構２４は、図においてパンチ１８とダイ１９の左に示されている。
【０００６】
図１に示すように、曲げ作業ステーション１０には、以下の４個の主要な機械構成要素が含まれる。即ち、ワークピース１６を曲げるためのプレスブレーキ２９と、このプレスブレーキ２９内でワークピース１６を操作しかつ位置決めするための５自由度のロボット・マニピュレータ（ロボット・アーム）１２と、ロボット・アーム１２が掴む位置で素ワークピースを搬入し位置決めし且つ完成ワークピースを搬出するための材料ローダ・アンローダ（Ｌ／ＵＬ）３０と、ロボット・アーム１２がその掴みを変更する間に、ワークピース１６を保持するためのリポジショニング・グリッパ（再位置決めグリッパ）３２である。
【０００７】
プレスブレーキ２９は、図１〜３に示すように、数種の構成要素を含む。図３を参照するに、プレスブレーキ２９は、ダイ・レール２２に設置される少なくとも１つのダイ１９と、パンチ工具ホルダ２０により保持される少なくとも１つの対応するパンチ工具１８とを含む。プレスブレーキ２９は、更にバックゲージ機構２４も含む。
【０００８】
図２に示すように、ロボット・アーム１２は、ワークピース１６を掴むために使用されるロボット・アーム・グリッパ１４を含む。図１に示すように、材料ローダ・アンローダ３０は、板金ワークピース１６を持ち上げるための上方吸着力を生成する幾つかの吸着盤を含む。これによりＬ／ＵＬ３０が、ワークピース１６をロボット１２のグリッパ１４へ渡し、その後グリッパ１４からのワークピース１６を回収し、完成ワークピースを搬出することを可能とする。
【０００９】
動作において、ローダ・アンローダ３０は貯蔵器（図示せず）からワークピース１６を持ち上げ、当該ワークピース１６をロボット１２のグリッパ１４が掴む位置まで引き上げ移動する。次に、ロボット１２は、曲げ作業ステーション１０内に位置する特定の曲げステージ（曲げ段）に対応する位置に自身を移動せしめる。図１、図３の各々を参照するに、ステージ（段）１は、プレスブレーキ２９の最左部におけるステージから成り、ステージ２は、ダイ・レール２２に沿ったステージ１の右側に位置する。
【００１０】
ステージ１で第１の曲げが行われる場合、ロボット１２は、ワークピース１６をステージ１に移動し、図２に示すように、ワークピース１６がバックゲージ２４の後部停止部に達し接触するまで、プレスブレーキ２９のダイ空間内（つまり、パンチ工具１８とダイ１９間の位置）で移動操作する。次に、ステージ１でワークピース１６上に曲げ加工が実行される。曲げ加工の実行では、ダイ・レール２２が、図２に示す矢印Ａ方向に上方移動する（Ｄ軸に沿って）。パンチ工具１８とダイ１９が、ワークピース１６がプレスブレーキ２９内で比較的安定した姿勢を取るように同時にワークピース１６に接触すると、グリッパ１４は、ワークピース１６に対する把持を開放し、ロボット１２は、グリッパ１４をワークピース１６から離反せしめる。プレスブレーキ２９は、次に、適切な曲げが形成されるまで、ダイ１９の上方移動を完了することにより、そのワークピース１６の曲げを完了させる。
【００１１】
ワークピース１６をその曲げ状態に保持しつつ、ダイ１９がパンチ工具１８に対して一旦係合する（噛み合う）と、プレスブレーキ２９を下げることによりダイ１９を係脱する（解放する）前に、ロボット・アーム１２は、ワークピース１６を保持するためにそのロボット・アーム・グリッパ１４を再位置決めする。グリッパ１４がワークピース１６を保持すると、ダイ１９は、プレスブレーキ２９を開放することにより係脱される。ロボット１２は、次に、ワークピース１６に対してプログラムされた特定の曲げシーケンス（曲げ順）での次の曲げを実行するため、ワークピース１６を移動操作し、再び位置決めする。曲げシーケンス内の次の曲げは、実行される曲げ種類およびプレスブレーキ２９内に設定される工具だてに応じて、同じステージ又は、ステージ２等の異なるステージのどちらかで行われる。
【００１２】
実行される次の曲げ、及びワークピース１６の形状に応じて、グリッパ１４の掴み位置は再位置決めされる必要がある。図１に示す再位置決めグリッパ３２は、この目的のため設けられている。ロボット・グリッパ１４の再位置決めが必要である次の曲げの実行前に、ワークピース１６は、ロボット１２により再位置決めグリッパ３２まで移動される。次に、次の曲げ或は一連の曲げのために好適な位置でロボット・グリッパ１４がワークピース１６を掴むことができるように、再位置決めグリッパ３２がワークピース１６を掴む。
【００１３】
（ｂ）制御システム
図１に示す曲げ作業ステーション１０は、個別にまとめられた数種の制御装置により制御される。これらの制御装置は、ＭＭ２０−ＣＡＰＳインタフェース４０、プレスブレーキ・コントローラ４２、ロボット・コントローラ４４、搬入・搬出装置コントローラ４６を含む。プレスブレーキ・コントローラ４２はＮＣ９Ｒプレスブレーキ・コントローラを備え、ロボット・コントローラ４４は２５Ｂロボット・コントローラを備え、それらは各々アマダ社により供給される。各プレスブレーキ・コントローラ４２およびロボット・コントローラ４４は、独自のＣＰＵ及びプログラミング環境を有する。搬入・搬出装置コントローラ４６は、独立（スタンドアロン）プログラム可能ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）から構成され、プレスブレーキ・コントローラ４２およびロボット・コントローラ４４に設けた各コンソールにワイヤ接続される。
【００１４】
各コントローラ４２、４４、４６は、異なる型のバス、アーキテクチャ、および製造（マニュファクチャラ）を有する。これらは、主にパラレルＩ／Ｏ信号により調整される。それぞれ異なる方法でプログラムされる各コントローラに、曲げプログラム及びロボットプログラムを伝達するためにシリアルインタフェースが設けられる。例えば、搬入・搬出装置コントローラ４６のＰＬＣをプログラムするために論理図が使用され、ロボット・コントローラ４４をプログラムするためにはＲＭＬが使用される。
【００１５】
（ｃ）設計・製造プロセス
板金曲げの全体的設計・製造プロセスは、幾つかの工程を含む。第１に、一般に、製造されるパーツが適当なＣＡＤシステムを使い設計される。次に、使用工具だておよび、実行すべき一連の曲げ加工を定める計画が生成される。必要な工具だてが決定されると、オペレータは、曲げ作業ステーションの組立を開始する。作業ステーションの組立後、計画が実行される、即ち、ワークピースが搬入され、曲げ作業ステーションの動作が、ブランク板金ワークピースに対して完全な一連の曲げ加工を実行するように制御される。曲げ作業ステーションの初期作業の結果は次に設計工程にフィードバックされ、そこでシステムの実際の動作を考慮して、パーツの設計の適当な修正が行われる。
【００１６】
計画作成工程では、一連の曲げ加工を実行するようにシステムを構成するために、曲げ作業ステーション１０についての計画が作成される。適当なダイ、パンチ工具、グリッパ等を含め、必要なハードウェアの選択が必要である。更に、曲げ作業ステーション１０が行う曲げ加工の順序付けおよび選択を含む曲げシーケンスも決定する必要がある。ハードウェアの選択および曲げシーケンスの決定においては、曲げ作業ステーション１０が完全な曲げプロセスを自動的に実行できるように、他のパラメータと共に、曲げ作業ステーション１０を操作するためのソフトウェアが生成される。
【００１７】
図４は、図１に示す従来のＢＭ１００アマダ曲げ作業ステーションのバックゲージ機構構造を示す図である。図４に示すように、バックゲージ機構２４は、バックゲージ動作を実行する少なくとも２つのポテンシオメータ６０を備える。バックゲージ動作を実行するため、ロボット１２（図１参照）は、ワークピース１６が水平となるようにそのＡ次元（Ａ軸）を調整し、ワークピースを、ポテンシオメータ６０の少なくとも１つに当接するまで、バックゲージ機構２４に向け正のＹ方向に移動する。次に、ロボット１２（そしてロボット・グリッパ１４）の移動は、２つの当接したポテンシオメータ６０を均衡させ且つポテンシオメータ６０が生成する出力信号により示される全体的Ｙ位置を調整するように制御される。このような調整を行う際に、ロボットは、図４に示すように、ワークピース１６を第１位置Ｉから第２位置ＩＩへ移動する。ワークピース１６が位置Ｉから位置ＩＩへ移動される時、ロボット・グリッパ１４をＢ方向に回転することにより、Ｘ方向におけるワークピース１６の位置が、ΔＸという量だけ大幅に変更される。ワークピースの位置の全ての調整において、ワークピース１６のＸ位置が変更される可能性が高い。これにより、ワークピース１６のＸ位置を補正するためのロボット１２の追加の移動が必要となり、よってバックゲージ動作プロセスに遅れが生ずる。図４に示すバックゲージ機構における別の制限は、この機構が横方向測定、つまりワークピース１６のＸ方向での測定を可能とするように設計されていないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前記に鑑み、本発明は、１つ若しくはそれ以上の様々な側面及び／又は実施例を介して、以下に記載する１つ若しくはそれ以上の目的・利点をもたらすように提供される。
【００１９】
本発明の目的は、ワークピースが曲げ装置のダイ空間内にもたらされる時に、ワークピースの位置を繰返し調整することなく、当該ワークピースを整列することが可能なバックゲージ機構を提供することである。従って、より効率的な方法でのダイ空間でのワークピースの位置決め及び整列を可能にするバックゲージ機構を提供することが本発明の目的である。
【００２０】
本発明の別の目的は、ワークピースが曲げ装置のダイ空間内に搬入される時に、そのバックゲージとサイドゲージ両方の動作を円滑化する力検知フィンガ・ゲージ機構を有する改良されたバックゲージ機構を提供することである。
【００２１】
本発明の更なる目的は、曲げ作業ステーション環境における、ロボット・マニピュレータおよび板金（および他の構成要素）の正確な移動制御を円滑化する、幾つかの改良された、センサに基づく運動制御機構を提供することである。
【００２２】
従って、本発明は、特に、ワークピースへの曲げ加工実行前に、可鍛性板金ワークピースを曲げ装置のダイに対して整列させる装置を提供するものである。ダイに対してのワークピースの位置の測定のためにフィンガ（指部）先端が設けられ、ワークピースとフィンガ先端とが当接するまで、ワークピースをフィンガ先端の方へ移動する機構も設けられる。フィンガ先端の回りにワークピースを回転させることにより、ワークピースの方位を調整する調整機構も設けられる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一つの側面によれば、ワークピースへの曲げ加工実行前にワークピースをダイ空間内に搬入する時、可鍛性ワークピースを曲げ装置のダイと整列させるための装置が提供される。この装置は、ダイに対して平行或は直角の長手軸を持つ細長部材を有する測定フィンガを含む。この測定フィンガは、細長部材と共に移動する当接部、およびワークピースと前記当接部との間の当接の力を測定する機構を備える。測定される当接力は、ダイに平行な力又はダイと直角な力の一方或は両方を含むことができる。
【００２４】
本発明の別の側面によれば、可鍛性ワークピースに対して曲げ加工を実行するための曲げ装置が提供される。この曲げ装置はダイと工具パンチを含み、このダイおよびパンチ工具はダイ空間を形成する。ダイ空間内へのワークピースの搬入には搬入機構が提供され、この搬入装置は、実質的に剛体の測定フィンガと、グリッパを有するロボットと、前記実質的に剛体のフィンガにワークピースを当接させるようにロボットを制御する制御機構と、を備える。グリッパは、ロボットがワークピースを剛体ゲージ・フィンガに当接させる間、そのワークピースを保持する。グリッパは、可撓性パッドと、ワークピースが前記実質的剛体測定フィンガにいつ当接するかを検知する検知手段と、を備える。
【００２５】
本発明の更なる側面によれば、可鍛性板金ワークピースに対して曲げ加工を実行するための曲げ装置が提供される。この曲げ装置は、ダイと工具パンチを含み、これらがダイ空間を形成する。ダイに直角な第１方向と、ダイに平行な第２方向とに沿ってワークピースの位置を測定する、少なくとも１つのゲージ・フィンガを含むゲージ機構が提供される。ワークピースを保持するグリッパを有するロボットが、曲げ装置に設置される。更に、ワークピースを少なくとも１つのゲージ・フィンガに当接させるロボットを制御する機構が提供される。ロボット・グリッパには、ワークピースとロボット・グリッパとの間での力の量を検知するグリッパ力（把持力）センサが含まれる。ゲージ・フィンガは、少なくとも１つのゲージ・フィンガと、この少なくとも１つのゲージ・フィンガの当接するワークピースとの間の力の量を検出するフィンガ力センサと、を備える。
【００２６】
前記グリッパ力センサは、グリッパ内のワークピースの移動により、ロボット・グリッパの内部表面に作用する剪断力を検知する手段を備え、フィンガ力センサは、ダイに直角な方向の力と、ダイに平行な方向の力の両方を検知する手段を備える。
【００２７】
本発明の更なる側面によれば、曲げ追従を伴う可鍛性板金ワークピース上の曲げを実行するための装置が提供される。この装置には、ダイ、パンチ工具、ワークピースを保持するロボット・グリッパを含む曲げ装置が含まれる。この点に関し、工具パンチに対するダイの相対的移動を示す位置値を読み出す読み出し機構が設置される。読み出し機構が読み出す位置値の関数として、グリッパのワークピース上の保持位置を算出する算出機構が提供される。算出された位置があまり急激に変化しないよう、工具パンチに対するダイの相対的移動速度を制限する速度コントローラが提供される。この装置には、更に曲げ実行中に、ワークピースとロボット・グリッパ間の力を検出する手段と、検出された力に基づき、算出機構により算出された位置を修正する手段と、ロボット移動が算出された位置に対応するよう制御するロボット・コントローラが設置される。更に、曲げの完了を意味する、最終曲げ角度に到達したかどうか決定する決定機構が提供される。
【００２８】
本発明の更なる側面によれば、ワークピースを保持するロボット・グリッパの速度変化率を制御する装置が提供される。この点に関して、ワークピースとロボット・グリッパ間の力を監視する監視機構が設置され、監視された力がしきい値以上、或は同等かどうか決定する決定機構が設置される。監視された力がしきい値以上、或は同等と決定される場合、ロボット・グリッパの加速度を下げることにより、ワークピースの速度変化率を減少させる減少装置が提供される。
【００２９】
本発明の更なる側面によれば、ロボットによるワークピースの移動中に、ロボットが保持するワークピースの振動を積極的に減衰させる装置が提供される。ロボット・グリッパが保持するワークピースの幾何形状パラメータを読み出すため、パーツ幾何形状パラメータ読み出し機構が提供される。ワークピースとロボット・グリッパ間の力の読み出しには、力読み出し機構が設置され、力の読み出しに基づき、ワークピースのおよその振動周波数を決定する周波数決定子が設置される。そして、周波数決定子が決定した周波数を有する力読出しと反対の方向に、ロボットがロボット・グリッパを移動するよう制御するロボット移動コントローラが提供される。
【００３０】
本発明の更なる側面によれば、ワークピースと所望物体間で当接を維持し、そのワークピースが移動されるよう、ワークピースを保持するロボット・グリッパを有するロボットを制御する装置が提供される。ワークピースが所望の方向に移動し、ワークピースとロボット・グリッパ間の力が監視されるよう、ロボットの移動を制御するロボット・コントローラが設置される。監視された力が、ワークピースと所望の物体間の所望当接力の所定範囲内にあるかどうか決定するため、そしてワークピースの移動方向を調整し、当接力を増加、或は減少させる機構が設置される。この調整は、監視された力を所望当接力の所定範囲内にするのに行われる。
【００３１】
本発明の更なる側面によれば、ワークピースが障害物に当たるまで、ロボットが保持するワークピースの障害物に向けて移動を制御する装置が提供される。障害物に向けてのワークピースの前もって定められたインクレメント分の移動を制御し、ワークピースとロボット・グリッパ間の力量を監視する機構が設置される。更に、監視された力がしきい値以上、或は同等かどうか決定し、監視された力がしきい値以上、或は同等と決定されるまで、障害物に向けてのワークピースの移動を繰り返す機構も設置される。
【００３２】
本発明の更なる側面によれば、ロボットが保持するワークピースの移動を制御し、ワークピースと障害物間の予想外の衝撃を検出する装置が提供される。この点に関して、ワークピースとロボット・グリッパ間の力量を監視し、監視された力が衝撃しきい値以上か、或は同等かどうか決定する機構が設置される。この機構は、監視された力が衝撃しきい値以上、或は同等と決定される時、ロボットの移動を停止する。決定機構には、監視された力が小衝撃しきい値以上か、或は同等かどうか決定し、監視された力が大衝撃しきい値以上か、或は同等かどうか決定する機構が含まれる。監視された力が小衝撃しきい値以上、或は同等であるが、大衝撃しきい値以下と判断される時、ワークピースを障害物から解離させるため、ロボット移動を修正する追加の機構も設置される。
【００３３】
本発明の更なる側面によれば、ワークピースを曲げ装置のダイ空間内に搬入するシステムが提供される。このシステムには、ワークピースがダイ空間に搬入される前に、そのワークピースのリード端の垂下オフセット量を測定機構により測定し、ワークピースを測定オフセットと等価量分上方に移動し、ワークピースをダイ空間に搬入する機構が含まれる。測定機構は、バック照明される視覚に基づく垂下センサを備える。更に、或は代わって、測定機構は、ワークピースがダイ空間に向け移動される時、各複数の光ビームがワークピースにより交差された時を検知する機構を備える。更に、或は代わって、測定機構は、ダイ空間に向かってのワークピースの移動により単一光ビームが遮断された時を検出する単一ビーム破壊検出機構を備える。
【００３４】
本発明の更なる側面によれば、曲げ装置によるワークピースのフランジ部の曲げ中に、そのフランジ部の角度を検出する角度センサが提供される。この角度センサには、反射面を有する部材、反射面をワークピースのフランジ部に対峙させて部材を保持するホルダ、反射面上に光ビームを発光する発光体が含まれる。光ビームが反射面により反射される時、その光ビームの位置を検出する光検出器が設置される。検出された位置は、ワークピースのフランジ部の角度を示す。
【００３５】
本発明の更なる側面によれば、曲げ装置により、ダイ、工具パンチを利用し、曲げ加工が実行される時、ワークピースのフランジ部のスプリングバックを制御するシステムが提供される。スプリングバック制御システムには、曲げが実行される時の、ワークピースフランジ部の角度を測定し、曲げ加工の完了後、フランジ部に起きると予想される予想スプリングバック量を算出する機構が含まれる。
【００３６】
本発明の前記、更に他の目的、特徴、利点は、本発明の詳細な説明の項で更に明確となるであろう。
【発明の効果】
【００３７】
本発明にれば、曲げ作業ステーション環境において、ロボット・マニピュレータおよび板金（および他の構成要素）の正確な移動制御を円滑化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
１．バックゲージ動作
図面を更に詳細に参照するに、図５は、左右両方のフィンガ・ゲージ機構を含む、本発明で提供されるバックゲージ機構の実施例が示す。ワークピース１６は、ダイ１９上で、ダイ空間内に正面から搬入されているところである。ワークピース１６は、ロボット・グリッパ１４に保持され、左フィンガ・ゲージ機構１００と右のフィンガ・ゲージ機構１０２の各フィンガ１０６に当接される。
【００３９】
図示の各フィンガ・ゲージ機構１００、１０２は、アルミニウム製のフィンガ１０６と、硬化鋼から成るＬ字状アーム１０８を含む。各Ｌ字アーム１０８は、旋回点１１０の回りに移動可能でありフィンガ・ゲージ支持台１１１上に（旋回点で）回転可能に搭載される。
【００４０】
各フィンガ・ゲージ機構１００、１０２は更に、検知要素として使用される１対の力検知抵抗器１０４を含む。各力検出抵抗器１０４は、プラスチック製の押圧ロッド１１２と平坦アルミニウム表面との間に一定の力で維持される。ダイ１９により近い方に位置する力検出抵抗器１０４ａ、１０４ｃは、それぞれプラスチック製押圧ロッド１１２とＬ字アーム１０８の平坦垂直表面との間に配置される。残りの力検出抵抗器１０４ｂ，１０４ｄは、それぞれプラスチック製押圧ロッド１１２とフィンガ・ゲージ支持台１１１に固定される筋かい部材１１３の平坦垂直表面との間に配置される。力検出抵抗器１０４は、Ｌ字アーム１０８の内側に位置する各押圧ロッド１１２に作用するばね予備荷重調整機構１１４の作用により、各当接表面に対して一定の力で維持される。
【００４１】
各ばね予備荷重調整機構１１４は、ばね室１２０内に設置されるばね１１９の緊張（張力）を調整するために利用されるねじ切り調整ネジ１１８が設置される。ばね１１９は、平行移動部材１２１に当接され、この部材が押圧ロッド１１２の直接接触する。
【００４２】
各Ｌ字アーム１０８は、旋回点１１０の回りを回転するよう構成される。従って、これらは、それぞれ図５に示す矢印の方向（或は反対方向）に移動可能である。Ｌ字アーム１０８を使用しているために、力検出抵抗器１０４は、ダイ１９に直角および平行の両方向でフィンガ１０６上に作用する力を検知することができる。図５に示す態様でフィンガに近づくワークピース１６によりフィンガ１０６上に及ぼされる力は、ダイ１９に対して垂直である。
【００４３】
力は、各センサでの圧力上昇が抵抗減少を生ずるゆえに、各力検出抵抗器１０４により検出される。差動原理を利用して力を測定するために、また予備荷重およびＦＳＲ潜動およびＦＳＲヒステリシスに対する感度を最小にするために、各フィンガ・ゲージ機構１００、１０２には、一対の力検出抵抗器１０４が設置される。
【００４４】
複数の様々な部材及び・又は表面が、各左右フィンガ・ゲージ機構１００、１０２の各フィンガ・ゲージ支持台１１１上に示されている。フィンガ・ゲージ支持台１１１上に設置される最も重要な部材は、Ｌ字アーム１０８および筋かい部材１１３を含む。これらの内の各部材は、アルミニウム部材である。
【００４５】
図５に示すフィンガ・ゲージ支持台１１１上の残りの部材・表面は、図５に示すような正確な形状、位置である必要はない。従って、このような部材については、本文書では詳細に説明していない。当業者であれば分かるように、各押圧ロッド１１２は、当接する垂直面に直交する方向に移動するように、比較的安定した位置に設置されることが重要である。更に、各ばね予備荷重調整機構１１４が、フィンガ・ゲージ支持台１１１に対して適切に固定され、押圧ロッド１１２に向かって、ダイ１９と直角な方向に自由に移動でき、調整ネジ１１８の回転により調整可能となるよう、適当な支持機構が設けられる必要がある。
【００４６】
図６は、図５に示す左フィンガ・ゲージ機構１００と構成上同等の単一のフィンガ・ゲージ機構１００を示す。図示のフィンガ・ゲージ機構１００は、ワークピース１６をダイ空間内へ側面から搬入する時のＸ軸測定（つまり横測定）のために使用されている。ワークピース１６が、図６に示す方法でゲージ・フィンガ１０６に接触する時、Ｌ字アーム１０８は、図６に示す矢印方向に移動する。結果的に測定される力は、センサ１０４ａが生成する力の値（力値）から、センサ１０４ｂが生成する力値を引いた値に等しくなる。ゲージ・フィンガ１０６が、ダイ１９に対して直角或は平行な方向へ少しの量だけ移動するように、Ｌ字アーム１０８と押圧ロッド１１２の相対的位置の許容量は小さいことが望ましい。この点に関して、フィンガ・ゲージ機構１００は、ダイ１９と直交する方向におよそ０．００３インチの最大フィンガ移動があるよう、構成される。
【００４７】
Ｌ字アーム１０８の各旋回点１１０は、良く知られた軸受機構を形成しているか又は、ボルトによって、各アーム１０８内の円筒開口を介して押し込まれ、フィンガ・ゲージ支持台１１１に固定されていてもよい。旋回機構が実施される特定の方法は本発明では重要ではない。ただし、旋回機構は、各フィンガ・ゲージ機構１００、１０２での差分力検出抵抗器により与えられる合成力の表示に影響を与えるほどの摩擦を生成してはならない。
【００４８】
図７は、ワークピース１６が、図６とは反対側からダイ１９のダイ空間に搬入される、フィンガ・ゲージ機構１００を示す。図５〜７は、ダイ１９に平行な及び・又は垂直な方向（図５に示す方法で）で力測定を行うことが出来る点において、図示のフィンガ・ゲージ機構の多才性を示すものである。ワークピース１６が、図６に示す方法でゲージ・フィンガ１０６に接触する時、Ｌ字アーム１０８は矢印方向に移動する。測定される結果としての力は、センサ１０４ａの力からセンサ１０４ｂで決定される力を減算した値に等しい。
【００４９】
各力検出抵抗器は、インターリンク・エレクトロニクス社、９３０１２カリフォルニア州、フリンロード５４６、８０５／４８４−８８５５による、モデル番号３０２のＦＳＲ（ＵＬＴＥＭ材料上の１／２インチ円）を有する。
【００５０】
図８Ａは、図５に示す各左右フィンガ・ゲージ機構１００、１０２に関連して使用される力検知回路を示す。図８Ａに示す力検知回路は、左フィンガ・ゲージ機構１００に対応し、よって力検出抵抗器１０４ａ，１０４ｂを含む。各力検出抵抗器１０４ａ、１０４ｂは、基準電圧（１ボルトＤＣ）と各演算増幅器（１２２ａ、１２２ｂ）の反転入力間に接続される。シリアル制御線１２８によりディジタル制御されるディジタル・ポテンシオメータ１２４ａは、演算増幅器１２２ａの反転入力とその出力端子間に接続される。同様に、ディジタル・ポテンシオメータ１２４ｂは、演算増幅器１２２ｂの反転入力とその出力間に接続される。各演算増幅器の非反転入力は、直接接地される。演算増幅器１２２ａ、１２２ｂの出力は、アナログ・ディジタル変換器１２６に接続される。更に、演算増幅器１２２ａの出力は、抵抗器Ｒ１を介して、第３演算増幅器１２２ｃの反転入力に接続され、演算増幅器１２２ｂの出力は、抵抗器Ｒ２を介して、第３演算増幅器１２２ｃの非反転入力に接続される。抵抗器Ｒ４は、第３演算増幅器１２２ｃの非反転入力と接地端子との間に接続される。別の抵抗器Ｒ３は、演算増幅器１２２ｃの反転入力とその出力との間に接続される。
【００５１】
マイクロコントローラ１２４が、Ａ／Ｄ変換器を介し、各力検出抵抗器（ＦＳＲ）から無負荷電圧出力を読み出し、出力端子Ｖ０に合成力の値を生成する。マイクロコントローラは、それぞれのディジタル・ポテンシオメータ１２４ａ、１２４ｂを使い、各増幅器１２２ａ、１２２ｂのゲインを調整することにより、２つの無負荷ＦＳＲ電圧を中央に置き、調和させる。マイクロコントローラ１２４は、またフィンガ１０６の１つ或は両方がダイ・レール１９等の基準点に接触する時に、負荷較正を行う。
【００５２】
図８Ｂは、感度の自動調整と正確な力表示を可能にする他の力検知回路を示す。この他の回路は、図５に示す各左右フィンガ・ゲージ機構１００、１０２に関連して使用される。図８Ｂに示す力検知回路は、左フィンガ・ゲージ機構１００に対応し、従って前方力検出抵抗器（ＦＳＲ）１０４ａ、後方力検出抵抗器（ＦＳＲ）１０４ｂを含む。この回路は、演算増幅器１２４ｃ、２つのディジタル制御ポテンシオメータ１２４ｃ、１２４ｄを含む。後方ＦＳＲ１０４ｂは、基準電圧（例、２．５ボルトＤＣ）と演算増幅器１２２ｃの反転入力間に接続され、前方ＦＳＲ１０４ａは、反転入力とグラウンド（接地）間に接続される。
【００５３】
（図示しないシリアル制御線により）ディジタル制御される第１のディジタルポテンシオメータ１２４ｃは、演算増幅器１２２ｃの反転入力とその出力端子間に接続される。ポテンシオメータ１２４ｃのワイパ端子は、ポテンシオメータの一方側に接続され、可変抵抗器を形成する。第２のディジタルポテンシオメータ１２４ｄは、基準電圧（例えば、２．５ボルトＤＣ）とグラウンド間に接続される。ポテンシオメータ１２４ｄのワイヤ端子は、演算増幅器１２２ｄの非反転入力に接続され、調整可能オフセット電圧を提供する分圧器を形成する。
【００５４】
２つのＦＳＲは、電圧分圧器として作用するように直列に接続される。演算増幅器１２４ｃは、２つのＦＳＲが接続されるノードで見られる電圧を増幅し変更する。演算増幅器１２４ｃのゲインは、第１ディジタルポテンシオメータ１２４ｃの抵抗値を調整することにより変更され、演算増幅器１２４ｃのオフセット値は、電圧分圧器の役割を果たす第２ディジタルポテンシオメータ１２４ｄを調整することにより変更される。第１、第２ディジタルポテンシオメータは、（ダラス・セミコンダクタ、７５２４４テキサス州、ダラス、ベルトウッド・パークウェイ、４４０１Ｓ．からの）ＤＳ１２６７等の、２チャンネル・ディジタル制御ポテンシオメータの各チャンネルで提供される。演算増幅器１２２ｄの非反転入力に接続されたオフセット電圧は、代わりにオフセット電圧の微調整を可能にするＤ／Ａ変換器でも提供される。
【００５５】
このように回路構成を備えることにより、２つの調整機構が有効となる。力検出回路の感度は、第１ディジタルポテンシオメータ１２４ｃを調整することにより調整され、ゼロ力出力電圧（フィンガ上に作用する力が存在しない時、Ｖ０で存在）は、第２ディジタルポテンシオメータ１２４ｄにより（或は、前記Ｄ／Ａ変換器等、別の調整可能ＤＣ電圧源により）オフセット値を調整することにより調整される。
【００５６】
図８Ｂに示す回路にディジタル調整機構を設置することにより、力検知回路の感度及びゼロ力レベルがそれぞれ自動的に調整される。
【００５７】
図９は、図１に示す曲げ装置により実行される曲げプロセスの全般的工程を示すフローチャートである。第ステップＳ１において、ロボットがパーツ（部分）をダイ空間内に置く。次のステップＳ２で、該パーツが、ｘ、ｙ、回転（方位）方向で整列される。次に、ステップＳ３で、プレス・テーブルが、該パーツがダイと工具だてパンチとの間のピンチ・ポイントに達するまで上げられる。ステップＳ４では、曲げ追従（つまり、ワークピースの曲げ装置による曲げ実行中に、グリッパがワークピースをしっかりと掴みながら）を伴う曲げが実行される。ステップＳ５でプレスブレーキが開放され、ステップＳ６で曲げられたワークピースが搬出される。曲げ加工はそして、ステップＳ７で示すように終了する。
【００５８】
図１０は、整列プロセスの主要工程のフローチャートであり、（曲げ装置のダイと平行なＸ方向の）サイドゲージ動作と（ダイと直角なＹ方向）バックゲージ動作の両方を含む。ステップＳ８で、パーツの整列に関連する曲げプロセスが開始され、ステップＳ９でサイドゲージ動作（横方向位置測定）が実行される。サイドゲージ動作の実行後、該パーツがＸ軸に沿って適当な位置に置かれる。ステップＳ１０で、Ｙ方向においてパーツ位置を調整するバックゲージ動作（後方位置測定）が実行される。そして、整列プロセスが、ステップＳ１１に示すように完了する。バックゲージ工程Ｓ１０の前にサイドゲージ工程Ｓ９が実行されているが、ステップＳ９とステップＳ１０の順序は、必ずしも図１０に示す順序に従う必要はない。パーツを整列させる時に、バックゲージ動作は、サイドゲージ動作の前に或るいは同時にでも実行可能である。ステップＳ１０でのバックゲージ動作実行の時、図５に示す２重フィンガ・ゲージ機構の構造を使用することにより、該パーツのＹ位置は、そのダイ・レールに対する方位・回転と共に、同時に決定され調整されても良い。
【００５９】
図１１は、ワークピースをバックゲージ方向、つまり曲げ装置のダイ・レールに直角なＹ方向において整列する際に実行されるプロセスの例を示す。バックゲージ動作・プロセスはステップＳ１２で開始され、ステップＳ１３で、力検知バックゲージ・フィンガがゼロにされ釣り合わされる。次に、ステップＳ１４で、該パーツがバックゲージ（＋Ｙ方向）に向け移動される。次に、ステップＳ１５で、該パーツが、バックゲージ機構、つまり図５に示すゲージ・フィンガ１０６の一方或は両方に当接（接触）したかどうかの決定が行われる。該パーツがバックゲージ機構に当接していない場合、プロセスはステップＳ１４に戻り、そこで該パーツが、バックゲージ機構に向けて同じ方向に再び移動される。該パーツがバックゲージ機構に当接していれば、プロセスはステップＳ１５からステップＳ１６に進み、どちらのフィンガ（つまり左或は右）に当接したかどうかが決定される。右のフィンガに当接していれば、プロセスはステップＳ１８に進み、そこで、パーツ１６と右フィンガ先端との間の当接を維持したまま、該パーツは、右フィンガ１０６のフィンガ先端１０７を中心として時計回りに回転される。次に、プロセスはステップＳ１６に戻り、どちらのフィンガに当接するかが決定される。両方のフィンガに当接する場合、プロセスはステップＳ１６からステップＳ１９に進み、そこで各左右フィンガ１０６に作用する力が釣り合わされる。この時点で、バックゲージを実行するためのプロセスはステップＳ２０に示すように完了する。
【００６０】
ステップＳ１６で、当接されたフィンガが左フィンガのみであると決定されたら、該パーツは、該パーツと左フィンガ１０６のフィンガ先端１０７との間の当接を維持したまま、左フィンガ先端１０７を中心として反時計回りに回転される。次に、プロセスは、ステップＳ１７の実行後、ステップＳ１６に戻る。該パーツがフィンガ先端を中心としてどのように回転されるかの算出・制御の際に、該パーツの回転中央は、フィンガ先端の外半径の中心点に対応するフィンガ先端内の位置になるよう決定される。
【００６１】
図１２は、第２実施例のバックゲージ動作・プロセスのフローチャートである。ステップＳ２２でバックゲージ動作が開始されると、プロセスはステップＳ２４に進み、そこで力検知バックゲージ・フィンガがゼロにされ釣り合わされる。次に、ステップＳ２６で、バックゲージが該パーツに向けて（Ｙ方向において）移動される。ステップＳ２８で、該パーツがバックゲージ機構と当接したかどうかの決定が行われる。当接していない場合、プロセスはステップＳ２６に戻り、バックゲージが再び移動される。該パーツがバックゲージ機構に当接すると、プロセスはステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、どちらのフィンガに当接したかの決定が行われる。両方のフィンガに当接（接触）していれば、フィンガ間の力がステップＳ３２で釣り合わされ、プロセスはステップＳ３４で終了となる。しかし、ステップＳ３０で、左又は右のフィンガのどちらかが当接されると決定されると、ステップＳ３６或はステップＳ３８のどちらかが実行され、プロセスはステップＳ３０に戻り、どちらのフィンガが当接されるかの更なる決定が行われる。図１１と１２に示すバックゲージ動作プロセスの間の主な相違は、図１２のバックゲージ動作プロセスは、ステップＳ２６でパーツに向けてバックゲージを移動することにより実行されるのに対し、図１１のフローチャートのステップＳ１４では該パーツがバックゲージに向けて移動されることである。
【００６２】
図１３は、サイドゲージ動作を実行するプロセスを示し、バックゲージ・フィンガがパーツの方へ移動され、左右フィンガ・ゲージ機構１００、１０２両方のフィンガが利用される。サイドゲージ動作・プロセスはステップＳ４０で開始され、ステップＳ４２に進み、そこでバックゲージ・フィンガが該パーツより広くなる位置決めされ、その後該パーツに向けて（Ｙ方向に）移動される。ステップＳ４４で、バックゲージ・フィンガの力検出抵抗器がゼロにされ釣り合わされる。次に、各左右バックゲージ・フィンガが、ステップＳ４６、Ｓ４８で同時に該パーツに向けて移動される。ステップＳ４９で決定されるように、左バックゲージ・フィンガが該パーツに当接すると、プロセスはステップＳ５０へ進む。ステップＳ５１で決定されるように、右バックゲージ・フィンガが該パーツに当接すると、プロセスはステップＳ５０へ直接進む。ステップＳ５０では、両方のフィンガが当接されたかどうかの決定が行われる。この両方当接が発生すると、プロセスはステップＳ５２に進み、そこで、左右バックゲージ・フィンガが該パーツの各側面に当接する時の左右バックゲージフィンガの各位置に基づき、前記端位置情報が記憶される。次に、ステップＳ５４で、フィンガは該パーツからクリアする（離れる）ように移動され、ロボットはステップＳ５６でその補正されたＸ位置に移動される。そして、プロセスはステップＳ５８で示すように完了する。
【００６３】
図１４は、本発明の第２実施例のサイドゲージ動作方法の追加のフローチャートである。ステップＳ６０において、サイドゲージ動作プロセスが開始される。ステップＳ６２で、選択されたバックゲージ・フィンガ（図５に示す機構における左右バックゲージ・フィンガのどちらか一方）が、該パーツの側部より広く或いは該パーツの側部に位置決めされる。次に、ステップＳ６４で、力検知バックゲージ・フィンガがゼロにされ釣り合わされる。ステップＳ６６で、該パーツがバックゲージ・フィンガに向けて移動される。次に、ステップＳ６８で、バックゲージ・フィンガと該パーツとの間で当接が検出されるかどうかの決定が行われる。当接が検出されると、プロセスはステップＳ７０に進み、そこで該パーツの適宜の端位置が記憶される。次に、フィンガが、ステップＳ７２で該パーツから離れるように移動され、ステップＳ７４でロボットがその補正されたＸ位置に移動される。そして、プロセスはステップＳ７６で示すように完了する。
【００６４】
２．センサに基づく制御
本出願の図１に示すような曲げ装置を制御するためのシーケンサ／制御モジュールに設けられるロボット・タスク・モジュールにより呼出し可能な、数種の異なる型の、センサに基づく制御モジュールが提供される。このようなセンサに基づく制御モジュールは、曲げ追従モジュール、速度制御モジュール、積極的振動減衰モジュール、追従パーツ搬入を実行するモジュール、垂下検知を実行し且つ垂下オフセット値（垂下補償値）を補正するモジュール、（非設定的衝突の）衝撃検出を実行するモジュール、（ワークピースを、衝突されるように意図された対象物へ向けてロボットとともに移動せしめる）保護移動を実行するモジュール、積極的追従／当接制御（それは、例えば、ダイ・レール等の障害物にそっての滑走し且つ種々のバックゲージ・センサへ押圧することを含む）を実行するモジュールが含まれる。
【００６５】
図１５は、分解された追従ロボット・グリッパ・センサの拡大図である。このセンサは、グリッパ１４（図１参照）の内面に、本文書と同日に出願されその全内容は参照という形でここに組み込まれる「フィンガ・パッド力検知システム」と題されるＡ・Ｍ・マレイ他の名義の関連米国特許出願に記載される、態様で搭載される。図１５に示されるセンサは、組み立てられると、ロボット・グリッパに作用する剪断力及び垂直力の両方を検知可能な層状センサパッドを形成する。図１５に示す層状センサパッド１２８は組み立てられ、ロボット・グリッパの内面、例えば、グリッパ底部の下面上に設置される。グリッパ底部に実装されるとき、基盤板１３０が直接、センサ実装板（図示せず）に接続され、次にこの実装板が直接グリッパ底部に接続される。
【００６６】
層状センサパッド１２８は、ベースプレート（基盤板）１３０、ゴムパッド１３２を含み、この各々はその中央部を通る円筒穴を有する。更に、層状センサパッド１２８には、ＦＳＲカーボンインク板１３４および銅面ＰＣボード１３９の裏側との間に設置されるＦＳＲ銅トレースのアセンブリ１３６が含まれる。ＬＥＤが、ゴムパッド１３２の各穴部の中央にはめ込まれるように、ＰＣボード１３９の中央部に実装される。センサパッド１２８全体の上部には、コルク・ゴムパッド１４０が、銅面ＰＣボード１３９の背面に直接装着される。
【００６７】
センサパッド１２８を形成する種々の要素は、１つ以上のナット・ボルトアセンブリ或は接着剤の如き適当な取り付け機構を使用して相互に接合される。垂直力は、各ＦＳＲ銅トレース１３６の各々の間の抵抗を検知することにより、結果的としてのセンサパッド１２８により検知される。剪断力は、ゴムパッド１３２およびベースプレート１３０の穴を通り、発光ダイオード１３８により発光される光ビームの位置を検出する位置検出装置（図示せず）により検知される。
【００６８】
図１６は、曲げ追従を伴う可鍛性板金ワークピースへ曲げを実行するプロセスのフローチャートである。第１ステップＳ８０において、曲げプロセスが開始され、ダイ幅、曲げストローク（ダイがピンチポイント（挟み点）から最終曲げ位置までどれくらい移動するか）、板金厚を含む情報が入力される。このような情報は、ＦＥＬ中の曲げシーケンスプラナ（曲げシーケンス設計装置）により提供される。次のステップＳ８２でロボットグリッパ位置が読み込まれる。このロボットグリッパ位置は、世界デカルト座標で示される。ステップＳ８４で、曲げ弧（つまり、グリッパ位置から曲げ線まで伸びる線）の半径および角度がそれぞれ計算される。ステップＳ８６で曲げシーケンスが開始される。ステップＳ８６での曲げシーケンスの開始後、最終的曲げ角度に達するまで、ステップＳ８８からステップＳ１０４までの各ステップが繰り返される。ステップＳ８８でプロセスはＤ軸位置を読み込み、ステップＳ９０でプロセスは、読み込まれたＤ軸位置値の関数として弧の角度を算出する。ステップＳ９２では、前記角度の変化率が所定のしきい値（スレッショルド）を越えないように、Ｄ軸の上方向移動が所定速度に制限される。これにより、ロボット速度が曲げ加工中のパーツが移動する割合に適応することが可能となり、したがって曲げ加工中にロボットがワークピースを保持すること可能となる。ステップＳ９４で、一次ディジタル低減フィルタが、前記演算された制限角度に適用される。これにより、測定される角度信号における高周波ノイズ成分を考慮することなく、前記角度変化率の正確な決定が可能となる。ステップＳ９６では、グリッパセンサから剪断力が読み込まれる。グリッパセンサに垂直力検出がある場合、垂直力もこのステップで読み込まれる。ステップＳ９８で、ステップＳ９６の力の読みに基づき、新しい半径Ｒ’が計算される。新しい半径Ｒ’は、曲げ弧の間の半径を表す。ステップＳ１００で、前記角度、Ｒ’、ダイ幅、板金厚の関数である曲げ経路式に基づき、新しいロボット位置が計算される。ステップＳ１０２で、計算された新しい位置にロボットが移動され、ステップＳ１０４で、ワークピースの最終角度に達したかどうかの決定が行われる。到達していない場合、プロセスはステップＳ８８に戻る。最終角度に到達していれば、プロセスは直接ステップＳ１０４からステップＳ１０６に進み、そこでプロセスが完了する。
【００６９】
図１７は、速度制御モジュールの動作のフローチャートである。このモジュールは、「ロボット運動の設計／制御方法」および「板金曲げ計画の生成及び実行のための知能システム」と題する前記各関連出願に記載される様なシーケンサ／コントローラ内に設けられるロボット・タスクにより呼び出される。
【００７０】
図示の速度制御モジュールは、ロボット・グリッパが保持するワークピースの滑りを防ぐためにロボットが移動される毎に、ロボットの加速、減速を制御するために、シーケンサ・コントローラ内で連続的に運転される。或いは、速度制御モジュールをＯＮ／ＯＦＦするための機構を設けても良い。図１７に示す特定の実施例では、速度制御モジュールは、前記関連出願「板金曲げ計画の生成及び実行の知能システム」に開示されるように、シーケンサ・コントローラによる曲げ装置の制御中に連続的に運転されるように設定される。第１ステップＳ１０８で、ロボットが移動しているかどうかの決定が行われる。移動していれば、プロセスはステップＳ１１０に進む。移動していなければ、プロセスはＳ１０８に戻り、ロボットが移動しているかどうか再び決定を行う。ステップＳ１１０では、プロセスは、ロボット・グリッパに設置される剪断力センサにより提供される力を監視する。次のステップＳ１１２で、監視された力がしきい値（スレッショルド）以上か或は等しいか決定される。監視された力がしきい値以上或は同等な場合、プロセスはステップＳ１１４に進み、そこで加速度の絶対値が減少される。ステップＳ１１２で監視された力がしきい値以下と判断されれば、プロセスはステップＳ１１６に進み、そこでロボット速度或はロボット加速度の絶対値のどちらか一方が最大かどうか決定される。どちらか一方の値が最大であれば、プロセスはステップＳ１０８に戻る。ロボット速度もロボット加速度の絶対値の両方とも最大でない場合、プロセスはステップＳ１１６からステップＳ１１８に進む。ロボット速度或はその加速度は、ロボット・グリッパ上の点に対応するロボットの工具中央ポイント（ＴＣＰ）の移動で定められることができ、従って、一般にロボットが保持するワークピースの位置に対応する。
【００７１】
ワークピースの滑りを抑制し或は防止する別の或は代替の方法は、ワークピースのその重力中心の回りに移動することである。これには、ワークピース重力中心の算出又は決定および、その重力中心の回りの運動の見地からのロボット・グリッパ運動の制御が必要である。
【００７２】
図１８は、ロボットにより移動されるワークピースの振動の積極的減衰を行うためのモジュールの動作のフローチャートである。このモジュールの動作は、曲げシーケンス・プラナ（曲げシーケンス計画装置）が生成する計画に従い、シーケンサ・コントローラにより制御される。モジュールが実行するプロセスは、ロボットのある位置から別の位置への移動を制御する別のモジュールと同時に行われ、従って、ロボットによるワークピースのある点から別の点への移動を可能とする一方、同時に、移動中のワークピースの振動を減少或は除去する。第１ステップＳ１２０において、必要なパーツ幾何形状パラメータが読み込まれる。ステップＳ１２２で、ロボット・グリッパ内の力センサにより生成される出力信号が読まれる。次に、ステップＳ１２４で、力センサの読みからワークピース振動の近似周波数の決定が可能かどうか決定される。振動の近似周波数が得られない場合、プロセスはステップＳ１３０に進み、そこで振動があるかどうか決定される。振動がなければ、プロセスはステップＳ１３２に進み、退出する。振動があれば（このことは、力センサにより生成される全体的な力の大きさにより示される）、プロセスはステップＳ１２２に戻り、そこで力センサが再び読まれる。振動周波数の決定が可能であれば、プロセスはステップＳ１２４からステップＳ１２６に進む。次に、ステップＳ１２６で周波数が決定される。振動周波数は、たった１回の力センサの読みが行われる、つまりステップＳ１２２が１回のみ実行されるのであれば、決定できないものである。従って、ステップＳ１２６でワークピースの振動周波数が近似できることとなる前に、２回、３回或いはそれ以上の回数の力センサ読みために、プロセスはステップＳ１２２に戻る必要がある。ステップＳ１２６で振動周波数が決定されると、プロセスはステップＳ１２８に進められ、そこでロボットが、各振動について、同じ振動周波数および同じ大きさの力をもって振動と反対の方向に運動される。
【００７３】
ロボットの所定の運動が、振動を上昇せしめるのではなく実際に減少させることを確実にし、かつ、振動に対抗する際に所定のタイミングでの修正を行うために、振動パーツ動力学をモデル化することが望ましい。
【００７４】
図１９は、積極的にワークピースの振動を減衰する第２実施例のモジュールのフローチャートである。第１ステップＳ１３０において、必要とされる何れかのパーツ幾何形状パラメータが読み込まれる。第２ステップＳ１３２で、グリッパ内の力センサが読まれる。次に、ステップＳ１３４で、該パーツに振動があるかどうかの決定が行われ、ない場合は、プロセスはステップＳ１３６に進み、退出する。振動がある場合、プロセスはステップＳ１３４からステップＳ１３８に進み、そこで力センサの読みから、該パーツ振動の近似的周波数が決定可能かどうか判断される。その決定が可能でない場合、プロセスはステップＳ１３２に戻る。振動の近似周波数が決定可能であれば、プロセスはステップＳ１４０に進み、そこで振動周波数が決定される。次に、ステップＳ１４２で、ロボットが、各振動に対して同じ周波数、大きさで各振動と反対の方向に移動される。
【００７５】
図２０Ａ−２０Ｂは、当接制御／積極的追従制御モジュールの動作のフローチャートである。このようなモジュールは、ロボット・グリッパが保持するパーツが、特定の所望障害物に常に接触し、及び／又はパーツが所望方向に移動中に、所望の障害物に沿って滑動するように提供される。図２０Ａ、２０Ｂに示す制御プロセスは、保護移動ルーチンが成功裏に実行され、パーツを所望の物体に当接（接触）させることができた、と仮定している。これが起こると、図２０Ａ、２０Ｂに示す当接制御プロセスは、ステップＳ１４４で開始される。ステップＳ１４４では、所望の移動が完了したかどうか判断される。完了していれば、プロセスはステップＳ１４６に進み、退出する。所望の移動が完了していない場合、プロセスはステップＳ１４８に進み、そこでロボットが、所望の方向の所定増分だけ移動される。ステップＳ１５０では、ロボット・グリッパ内の力センサが読まれる。力センサの読みは、ワークピースが、ワークピースと所望物体との間の所望の当接力で所望物体と当接するように、所定の範囲内に存在すべきである。これはステップＳ１５２で決定される。即ち、力センサ値Ｆｓが値Ｆｃ−ＥとＦｃ＋Ｅとの間であるかどうか決定される。そうでない場合、プロセスはステップＳ１５４に進み、そこで力センサ値が、所望の当接力Ｆｃとエラー係数（Ｅ）との和以下かどうかが判断される。以下であれば、ステップＳ１５６で実際の当接力を増加する方向にロボットが所定増分だけ移動され、ステップＳ１４４に戻る。力センサ値が、所望の当接力Ｆｃ＋Ｅ以下でない場合、それは力が高すぎるに違いない、ということを意味する。そこで、プロセスはステップＳ１５８に進み、ロボットが、ワークピースと当接される所望の物体との間の実際の当接力を減少させる方向に、所定増分だけ移動され、（コネクタＢを介して）次にステップＳ１４４に戻る。実際の当接力と所望の移動増分（一般に、当接力に関するワークピースの実際の所望移動を示す）の調整は、両方とも同時に実行可能である。
【００７６】
図２１には、当接制御モジュールの第２の実施例が示されている。第１ステップＳ１６０において、デルタ値が０に等しくなるよう初期化される。次に、ステップＳ１６２で、所望の移動が完了したかどうかの決定が行われる。完了していれば、プロセスはステップＳ１６４に進み、退出する。ステップＳ１６２で完了していないことが決定されると、プロセスは直接ステップＳ１６６に進み、そこでロボットが、所望の方向に、当接力調整のためになされる調整値デルタだけ移動される。次に、ステップＳ１６８で、グリッパ内の力センサが読まれる。ステップＳ１７０で、力センサ値が、所望の当接範囲内か、つまり最小、最大力値間かどうかの決定が行われる。ここでは、最小力値はＦｃ−Ｅであり、最大力値はＦｃ＋Ｅである。力値が所望の範囲内であることが判断されると、プロセスはステップＳ１６２に戻る。所望範囲内でなければ、プロセスはステップＳ１７２に進み、そこでＦｓがＦｃ−Ｅ（つまり、最小力）以下かどうか判断される。以下の場合、プロセスはステップＳ１７４に進み、そこで当接力を上げるため、デルタが当接方向に向けインクレメント（増分）され、次に、プロセスはステップＳ１６２に戻る。力センサが最小力値以下でない場合、プロセスはステップＳ１７２からステップＳ１７６に進み、そこでワークピースと当接される所望の物体間の当接力を減少させる当接方向にデルタ値がデクリメント（減少）される。
【００７７】
図２２は、保護移動モジュールにより実行されるプロセスのフローチャートである。これは、ワークピースを故意に所望の障害物と当接させ、（次に）ワークピースが所望の物体に当接すると、その移動を停止させるモジュールである。第１ステップＳ１７８において、ロボットが、所望方向に向けて所定の位置インクレメント（増分）だけ移動され、次に、ステップＳ１８０で、力センサ読みが行われる。ステップＳ１８２で、力センサが所望の当接力以上か或は同等かの決定が行われる。そうでない場合、プロセスはステップＳ１７８に戻る。力センサ値が所望当接力以上又は同等である場合、プロセスはステップＳ１８２からステップＳ１８４に進み、そこで調整が必要かどうか判断される（ワークピースが移動しすぎると、結果的に当接力が大きくなりすぎるからである）。調整が必要であれば、プロセスはステップＳ１８６に進み、そこでワークピースの位置が１設定インクレメント（例えば、０．５ｍｍ）だけ引き戻される。次に、プロセスはステップＳ１８８に進み、そこでプロセスは保護移動ルーチンから退出し、製造プロセスの次のステップを開始する。
【００７８】
図２３Ａ、２３Ｂは、ロボットに保持されるワークピースと非所望の障害物との間の計画外の衝突を検出する衝突検出モジュールの動作のフローチャートである。第１ステップＳ１９０で、ロボットが移動しているかどうか判断される。移動していなければ、衝突検出プロセスはステップＳ１９０に戻る。衝突検出モジュールには、ロボットが移動中であれば常に動作するよう、ディフォルト・モードが設置される。或いは、それは、曲げシーケンス・プラナの指示に従って、ＯＮ／ＯＦＦ可能となるよう構成しても良い。ロボットが移動していれば、プロセスはステップＳ１９０からステップＳ１９２に進み、力センサ読みが実行される。次に、ステップＳ１９４で、力センサ値が小衝撃しきい値以上か又は同等かの決定が行われる。力センサ値が、小衝撃しきい値以上或は同等でない場合、プロセスはステップＳ１９０に戻る。これは、衝突が１つも起きず、ロボットが変更又は修正を行うとその移動を継続できることを意味する。一方、力センサ値が小衝撃しきい値以上或は同等であれば、ステップＳ１９６に進み、そこでロボット運動が停止される。
【００７９】
次に、プロセスはステップＳ１９８に進み、更に力センサ値が大衝撃しきい値以上或は同等かどうかの決定が行われる。これは、ワークピースと非所望障害物間の主要な衝撃を意味する。従って、プロセスは直接ステップＳ１９８からステップＳ２００に進み、大きな衝突が起きたことをシステムのシーケンサ・プランナに警報する。この時点では、ロボットが更に移動されることはない。一方、ステップＳ１９８で、力センサ値が大きな衝撃しきい値以上或は同等でないと判断されると、これは、小さな衝撃のみ起きたことを意味する。そこで、プロセスはステップＳ２０２に進み、そこで、力センサ読み或は他のセンサ値から、衝撃方向の決定が可能かどうか判断される。可能でない場合、プロセスはステップＳ２０４に進み、運動／プロセス・プランナがエラーを告げられ、修正または補正が可能となるまで、ロボットはそれ以上移動されない。力センサ読み或は他センサ値から、衝撃方向が決定可能であれば、プロセスはステップＳ２０２から（コネクタＡを介し）ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、ロボットが、力読みの方向に（衝撃と反対の方向に）インクレメント移動される。次に、ステップＳ２０８で、力センサが読まれる。ステップＳ２１０で、更に力センサ値が０ポンドにほとんど等しいかどうかの決定が行われる。そうでない場合、プロセスはステップＳ２０６に戻り、そこでロボットが、検出された衝撃と反対の方向に再びインクレメント移動される。ステップＳ２１０で力センサ読みが０に近いと判断される場合、プロセスはステップＳ２１２に進み、そこでプロセス・プランナに衝撃検出の結果行われた運動修正が伝えられる。次に、ステップＳ２１４で、前記運動が将来ロボットが行う運動であれば、その運動の調整を行うために、幾何形状情報およびプロセス情報が獲得される。次に、ステップＳ２１６で調整された移動が実行され、プロセスは（コネクタＢを介して）ステップＳ１９０に戻る。
【００８０】
３．垂下検知及び補償機構およびプロセス
図２４Ａ、２４Ｂは、バック照明された視覚に基づく垂下センサを示す図である。図２４Ａにおいて、ワークピースは、ダイ空間に搬入される前の状態で示されており、図２４Ｂではダイ空間に近づく状態が示されている。視覚に基づく垂下検知システムはＣＣＤカメラ１４４により形成され、このＣＣＤカメラは、バック照明（後方照明）１４２から来る方向からの像を検出し、その視界はダイ１９とダイ１９を囲む領域を含む。従って、図２４Ａ、２４Ｂに示す視覚に基づく垂下検知機構によれば、ワークピース１６がダイ空間を囲む領域に近づく時、ＣＣＤカメラ１４４が、ダイ空間を囲む領域内でのワークピース１６の存在およびワークピースの先端（リード端）の垂下オフセット（補償）を検出可能である。
【００８１】
図２５は、図２４Ａ、２４Ｂに示すバック照明された視覚に基づく垂下センサを利用する、垂下検知及び補償プロセスのフローチャートである。このプロセスはステップＳ２１８で開始され、第１ステップＳ２２０に進み、そこで視界がパーツの存在しない状態で記憶される。次に、ステップＳ２２２で、ワークピース・パーツが、ＣＣＤカメラ１４４の視界内に移動される。ステップＳ２２４で、２フレーム（パーツが存在する場合と存在しない場合）間の相違が取られる。ステップＳ２２６で、該パーツの最も低い点が、ＣＣＤカメラ１４４で形成された像から決定される。次に、ステップＳ２２８で、垂下オフセット（補償）値が計算される。ステップＳ２３０で、ロボットが、垂下オフセット（補償）量分、Ｚ方向に上方移動される。該パーツは、次にステップＳ２３２でダイ空間に搬入され、プロセスはステップＳ２３４で終了となる。
【００８２】
視界に基づく垂下センサは、図２４Ａ、２４Ｂに示す実施例におけるバック照明１４２を使用しなくても可能である。図２６は、バック照明を利用しない視覚に基づく垂下センサで実行される垂下検知および補償プロセスの工程を示すフローチャートである。このプロセスはステップＳ２３６で開始され、第１ステップＳ２３８に進み、そこでパーツがＣＣＤカメラ１４４の視界内に移動される。該パーツの位置が、次にステップＳ２４０で、フレーム差引に基づいて継続的に入力される情報を用いて決定される。前記フレーム差引は、一定割合、例えば３０ヘルツで実行される。次に、ステップＳ２４２で、該パーツ位置情報を利用して、ワークピースが搬入されるダイ空間限度内で、目標に向けてのロボット軌道が算出される。ステップＳ２４４で、該パーツが目標位置に居るかどうかの決定が行われる。目標位置に居ない場合、プロセスはステップＳ２４０に戻り、該パーツが継続してダイ空間に向けて移動される間該パーツ位置が再び決定される。ステップＳ２４４で該パーツが目標位置に居ることが決定されると、該パーツはダイ空間に搬入され、プロセスはステップＳ２４６に進み終了する。
【００８３】
図２７Ａ〜２７Ｃは、複合遮断ビームセンサ１５０を示す。図２７Ａにおいて、ワークピース１６は、ダイ空間に搬入される用意ができている。図２７Ｂでは、ワークピース１６がダイ空間に近づき、走査光カーテンを遮っている。図２７Ｃでは、ワークピース１６が、走査光カーテンと固定水平破壊ビームの両方を遮るように下げられている。図示の複合遮断ビーム垂下センサ１５０は、ダイ空間の正面を横切る平面に沿って光ビームを走査する走査光カーテン機構１５２を含む。走査光カーテン機構１５２は、走査光ビーム源および検出器１５４と、反射ストリップ１５６とを含む。走査された光ビーム源・検出器１５４により生成された走査光ビームが、同じ点へ反射されるように、反射ストリップ１５６は湾曲され或は、走査された光ビームを前記同じ点へ戻すように向ける複数の指向性反射要素を有する。走査される光ビーム源・検出器１５４は、例えば、ソース光ビームを反射ストリップ１５６に向けて反射し、かつ、戻り光ビームを光ビーム検出器機構（図示せず）に向けて反射する走査鏡（図示せず）を備える。更に、複合遮断ビーム垂下センサ１５０は、ダイ空間正面を覆う平面の下部を横断する遮断ビームを構成する固定単一（横断）遮断ビーム機構１５８を含む。図示の固定単一遮断ビーム機構１５８は、光源１６０、光検出器１６２を含む。
【００８４】
図２８は、図２７Ａ〜２７Ｃの複合遮断ビーム・センサ１５０を利用する、垂下検知補償実行プロセスを示すフローチャートである。第１ステップＳ２４８でプロセスが開始され、ステップＳ２５０に進み、そこでパーツがダイ空間に向け移動される。次に、ステップＳ２５２で、走査光ビーム・カーテンが遮断されたかどうかの決定が行われる。遮断されていなければ、プロセスはステップＳ２５０に進む。走査光カーテンが遮断されていれば、プロセスはステップＳ２５４に進み、そこで該パーツの移動が停止される。該パーツの移動を停止することにより、ダイ空間に対する該パーツのＹ位置を知ることができる。ステップＳ２５２、Ｓ２５４に対応する該パーツの位置は、図２７Ｂに示されている。次に、ステップＳ２５６で、該パーツがＺ方向にのみ下方移動される。ステップＳ２５８で、水平固定ビームが遮断されたかどうか判断される。水平固定ビームが遮断されていなければ、プロセスはステップＳ２５６に戻る。水平ビームが遮断されていれば、プロセスはステップＳ２５８からステップＳ２６０に進み、垂下値、つまり垂下オフセット（補償）値が保存される。垂下オフセット（補償）値は、該パーツが単一固定遮断ビーム機構１５８が生成した固定水平ビームを遮断するまで移動されなければならなかったＺ軸での移動量に基づき決定される。図２７Ｃでは、水平固定ビームを遮断する時のワークピースの位置が示されている。ステップＳ２６２で、該パーツが、ダイ空間に搬入される時、ダイを通り越す（クリアする）ようにＺ方向に上方移動される。ステップＳ２６４で、次に該パーツがダイ空間に搬入され、垂下検知プロセスはステップＳ２６６で終了する。
【００８５】
図２９Ａ、２９Ｂは、光源１６０と光検出器１６２を含む単一ビーム垂下センサ機構１５８を示す。光源１６０および光検出器１６２は、それぞれダイ１９の前の位置に設置される。これにより、そこで生成される光ビームは、ダイ空間の入口部を覆う平面の一方端から別の端まで伸びる。従って、これらを使い、ワークピースをダイ空間に搬入する前に、そのワークピースのＺ位置と垂下量を検出可能である。
【００８６】
図３０は、図２９Ａ、２９Ｂに示すような垂下センサを利用し、垂下検知と補償を実行するプロセスのフローチャートである。図３０のプロセスは、ステップＳ２６８で開始され、第２ステップＳ２７０に進む。ステップＳ２７０では、モデルを使いパーツ垂下が概算される。ステップＳ２７２で、遮断ビームの遮断を起こす位置へワークピースを移動させるのに必要な時間を減少させるために概算垂下を使用して、該パーツの先端が遮断ビームの所まで移動される。次に、ステップＳ２７４で、該パーツはＺ方向に下げられる。次にステップＳ２７６で、ビームが遮断されたかどうかの決定が行われる。ビームがまだ遮断されていなければ、プロセスはステップＳ２７４に戻る。遮断されていれば、プロセスはステップＳ２７６からステップＳ２７８に進み、そこでビームの遮断位置、ワークピースの初期位置に基づき、垂下オフセット（補償）が計算される。即ち、垂下オフセット（補償）は、ワークピースがビーム遮断前に移動されなければならなかったそのＺ方向移動量に基づき計算される。ステップＳ２８０で、ロボットが、計算された垂下オフセット（補償）量分だけＺ方向に上方移動される。次に、該パーツがステップＳ２８２でダイ空間に搬入され、ステップＳ２８４でプロセスを終了する。
【００８７】
４．角度検知とスプリングバック
曲げ装置環境で利用可能な角度検知機構が、図３１〜図３３に示されている。角度センサは、パーツが係合されたプレスブレーキから開放される時発生する予想スプリングバック量を考慮し、曲げ実行後に結果的に生じるワークピースの角度が所望値になるように、ワークピースフランジ部の曲げ量を制御するスプリングバック制御方法に関連して利用される。図３１は、ダイ１９、鏡保持機構１７０の側面図である。鏡保持機構１７０は、ワークピース１６（図３２参照）のフランジ部１７８（図３２）に平行な反射面を有する鏡１７６を保持する。鏡保持機構１７０は、鏡実装機構１８２を支持するアーム１８０を含む。鏡実装機構１８２は、実装板１８３と、少なくとも２つの板金当接パッド（例えば、４つの等間隔配置当接パッド）１８４と、鏡実装板１８３をアーム１８０の端部に接続する１つ以上のばね（例、３個のばね）１８６を含む。
【００８８】
アーム１８０は、ピボット機構（旋回機構）１９０を介し、支持部材１８８により支持される。作動シャフト１９３を含む支持部材１８８に実装される空気シリンダ１９２が設置される。作動シャフト１９３は、鏡実装機構１８２の当接パッド１８４をワークピース１６のフランジ部１７８（図３２）の下部面に接触させることにより、ワークピースのフランジ部１７８の上部面に平行な位置に鏡が設置される角度測定位置にアーム１８０を強制的に移動するため、アーム１８０の低部に押圧される。該パーツから鏡機構を開放するために、作動シャフト１９３が空気シリンダ１９２内に引込められると、アーム１８０の上部が、鏡実装機構１８２の重さとアーム１８０上部の重さとのため、下方回転される。これにより、鏡機構１７０と干渉又は衝突することなく、曲げ実行後、ワークピース１６をダイ空間から搬出することが可能となる。
【００８９】
支持部材１８８は、適当な方法で、例えば実装ボルトによりダイ・レール２２に固着される。角度測定がダイ・レールに沿った様々な位置、またダイ・レール上の様々なステージ（段）で行われるよう、鏡保持機構１７０をダイ・レールに沿って様々な位置に移動する機構が設置される。このような機構は、自動モータ移動機構でもよく、また単に、ダイ・レールに沿った様々な位置で鏡保持機構１７０がダイ・レールに容易に脱着できるような開放可能装着機構でもよい。
【００９０】
ピボット機構１９０は、適当な軸受機構又はピンにより実施され、アーム１８０が旋回点の回りを自在に移動でき、作動シャフト１９３が押し出される時、ワークピース１６のフランジ部１７８の下部面に確実に当接できるようにする必要がある。
【００９１】
図３２は、ダイ１９と、鏡１７６と共に角度センサ１７２を形成するビーム発光器／検出器ユニット１７４の側面図である。発光器／検出器１７４は、発光器１９６と検出器１９８含む。発光器１９６は、鏡１７６の反射面１７７に向けビームを射出し、射出されたビームは、反射面１７７から検出器１９８に向け逆反射される。角度測定は、検出器１９８が検出する光ビームの位置を決定することにより行われる。発光器は、アプライドレーザシステムズ社、オレゴン州、グランツパスにより提供されるＶＬＭ２−５レーザを備えてもよい。発光器１９８は、ＵＤＴセンサズ社、カリフォルニア州、ホーソーンにより提供されるモデルＳＬ１５線状フォトダイオードを備えていてもよい。前記検出器は、前記線状フォトダイオード上に設置され、かつ、エドモンド・サイアンティフイック社、ニュージャージ州、バリングトンにより提供されるＧ３０，８９１中性濃度フィルタである中性濃度フィルタを含む。前記中性濃度フィルタは、光強度を減少させ、センサが適切に光ビームおよびその位置を解釈できるようにするために設置される。
【００９２】
本発明の特定実施例によれば、鏡１７６に入射される光ビームと鏡１７６から反射される光ビームとの間の角度は６°である。図３３は、ビーム発光器・検出器ユニット１７４を保持する支持構造２００を有するビーム発光器・検出器ユニット１７４の側面図である。図３３に示すビーム発光器・検出器ユニット１７４の要素は、中性濃度フィルタ１９７と共に、検出器１９８を含む。支持構造２００には、適当な高さ及び角度で、鏡１７６への入射光ビームおよび鏡からの反射光ビームの授受を指示できるように、適当な角度で発光器・検出器ユニット１７４を保持する角度付き表面２０１が設置される。図示の実施例は、フランジ部１７８の４５°に近い角度範囲（９０°の曲げ角度に等しい）を測定するためのものであり、角度付き表面２０１は水平平面からおよそ４５°となっている。
【００９３】
図３４は、ビーム発光器・検出器ユニット１７４の平面図である。図３４では、中性濃度フィルタ１９７と光発光器出口ウィンドウ１９９と共に、検出器１９８および発光器１９６がそれぞれ示されている。図示実施例において、検出器１９８を保持するハウジングは、検出器１９８（線状フォトダイオード・センサを備える）に対して反射光ビーム２０１の垂直位置を調整するために、図３４に示すＡ矢印に従い上下に調整される。発光器１９６の水平位置は、矢印Ｂが示すように調整される。これにより、発光・入射ビームの水平位置の調整が可能となり、したがってビームが鏡１７６に入射され、かつ、検出器１９８の中央受光位置に向け反射される。
【００９４】
発光器・検出器ユニット１７４には、また当該ユニットがダイ・レールに沿ってある位置から別の位置に自動的に移動され或は、ダイ・レールの様々な位置に沿って当該ユニットを脱着させることにより当該ユニットが手動移動されるように、実装機構を設定しても良い。
【００９５】
図示の実施例によれば、発光器・検出器ユニット１７４と鏡１７６間の距離はおよそ４インチである。
【００９６】
曲げ角度を示す連続変化アナログ信号をディジタル的にサンプリングする時、システムは、周波数を有するディジタル式バターワース低減フィルタにより信号をディジタル的にフィルタリングすることが可能である。前記フィルタは、信号の望ましくない高周波ノイズ成分を十分に除去する。鏡が全ダイ幅のダイ半径に隣接していることが重要である。この点に関して、鏡をダイ半径により接近させるため、ダイ半径に対する鏡の位置を調整する調整機構が設置される。図示の角度センサで提供される別の特徴は、より大きい或は他の角度範囲を読出し可能とするように角度センサを調整する調整機構である。
【００９７】
再現性を高めるため、１００から１０００程度の多数の角度の読みが極めて短時間の内に採取され、その結果が平均化される必要がある。このようにして、より正確な角度読みが維持可能となる。図示のセンサの範囲はたったの４°である（つまり、センサは、４°だけ変化するワークピースフランジ部の変動角度を検知できるだけである）。より大きなセンサ又は、センサー配列或は、位置調整可能システムを利用して、角度センサが測定可能な曲げ範囲全体を増加させることにより、この欠点に対処することが出来る。このシステムには、柔軟性を追加するために、ダイ・レールに沿った任意の位置に、センサ及び鏡保持機構を位置決めするためのモータ・ネジ型駆動機構が設置されても良い。更に或はその代わりに、所定の曲げ加工中のワークピースについて、曲げ線に沿う幾つかの点に複数の角度センサが設置されても良い。
【００９８】
図３５は、図３２に示す曲げ角度センサ１７２を利用する、スプリングバック制御プロセスのフローチャートである。スプリングバック制御プロセスの第１ステップＳ２８６において、ワークピース１６のフランジ部１７８角度が、前記曲げ角度センサにより生成されるフィルタ（濾過）された連続角度測定信号から読まれる。次に、ステップＳ２８８で、測定された角度が初期しきい値Θ１（シータ１）以上かあるいはそれと同等かどうかの決定が行われる。Θ１以上或は同等でない場合、プロセスはステップＳ２８６に戻る。角度がΘ１以上或は同等であれば、プロセスはステップＳ２９０に進み、そこでＤ軸に沿ったダイの監視された変化位置に対する連続測定角度値の傾斜が算出される。更に、ステップＳ２９０で、スプリングバックが算出され、追加のしきい角度値ΘＤ（シータＤ）が算出される。次に、ステップＳ２９２で、算出されたΘＤが最後の算出ΘＤに等しいかどうか判断される。等しくなければ、プロセスはステップＳ２８６に戻る。一方、算出されたΘＤが最後の算出ΘＤに等しければ、プロセスはステップＳ２９４に進み、そこでダイ移動がΘＤで停止される。ΘＤは、ワークピースの算出スプリングバックと所望の目標角度の関数として算出され、ワークピースの（曲げの）所望目標角度を少し越えたものである。その結果、ワークピースは、プレスブレーキからの係脱後跳ね返る時、所望の角度に成る。
【００９９】
ステップＳ２９０でのスプリングバック算出実行において、スプリングバックモデルが利用される。スプリングバックモデルは、１バッチ（１群）の板金サンプルに対する実験を含む数種の工程を実行し、数種の初期算出を実行することにより作成される。スプリングバックモデルの作成に際しては、様々な厚さ、硬さを有する１バッチの板金サンプル（例、コールド巻鋼板金）を得る。次に、各板金サンプルに対して、硬さ（ブリネル硬度数）と厚さ（インチ）が測定される。次に、パーツが、サンプルを利用して、目標角度（例、９０°）に押圧（プレス）される。各パーツが押圧される時、ダイ変位（ガラス目盛りエンコーダにより示される）に対する角度が記録される（角度センサを利用して）。この角度は、８７／８８°から９０°へ変化する際に記録され、角度がこの範囲で変動する際に１００から１０００のデータ点を取る。次に、曲げプレスから該パーツが搬出され、搬出された曲げ角度（搬出後のパーツ角度）が測定され、記録される。各板金サンプルに対して、幾つかの変数が算出される。その変数は、硬度を厚さ（ｔ）で割ったものを含み、ＫＰＬ＝１／（（０．５）ｔ＋パンチ半径）、硬度／（ｔ（ＫＰＬ））および、１／角度傾斜に対するダイ変位である。次に、各試験／サンプル板金のスプリングバックが、荷重角度−非荷重角度に等しくなるように算出される。この情報が得られると、直線回帰分析或は後方伝播分析（ニューラル・ネットワークを利用して）を利用して、前記各変数の関数としてスプリングバックをモデル化する。
【０１００】
直線回帰モデルの例としては、以下の変数、係数が使用される。それらは、様々な厚さ、硬度を有する（ＡＳＴＭ３６６標準と同様に）１００枚の冷却巻板金を分析し決定される。
【０１０１】
2006218542.tif 000003
特定板金のスプリングバック（Ｓｂ）は、
０．５１９１８＋０．０７０７８（ＫＰＬ）＋０．００２０７（Ｈ／Ｔ）＋４１５．３５６０３（１／傾斜）＋（−０．０２４０５（Ｈ／ＴＩ
して計算される。
【０１０２】
データ獲得
様々な厚さ、硬度、更に、歪み硬化特性のルを収集するため、種々の売り主により提供多数の冷却巻板金が利用される。次に、各サは、各測定される板金の同じ幅、厚さ、硬度される。各パーツは次に、近似的に、プレスキの同じ荷重角度に曲げられ、最後の曲げがれる。次に、ダイ変位に対する荷重角度の履録される。各板金が次に搬出され、該パーツ座標測定機械で測定される。
【０１０３】
田口分析
田口式直角配列方法を利用し、分析が行わ２因数で各因数ごとに４段階の配列が、前記れたデータによく適合することが分かっている。
【０１０４】
直線回帰分析
直線回帰分析は、厚さ、硬度、ワークピー中のダイ変位の測定に基づき、スプリングバ様々な可能性ある変数と相関させるツールを提供する。結果的に最も良く適合する変数は、分析モデルにより示唆された各割合に対応する。これらの変数には、硬度／厚さ、パンチ下の彎曲（ＫＰＬ＝１／０．５（厚さ）＋パンチ半径）、硬度／（厚さ（ＫＰＬ））が含まれる。更に、荷重角度曲線に対するダイ変位の傾斜は、スプリングバックに近似的に線形に関連することが分かっている。従って、スプリングバックの直線回帰分析では４つ項が使用される。この関係は、Ｒ２＝０．９５９の適合と０．１５度の標準偏差を与える。２２６データ・ポイントに対する誤差範囲は＋／−０．３６度である。
【０１０５】
ニューラルネットワーク分析
直線回帰に代わるものとして、モデルスプリングバックのニューラルネットワークが展開されうる。このネットワークは、回帰分析で使われる４つの入力、６つの隠れたユニット、１つの出力ユニット、スプリングバックから成る。各層が完全に接続され、重みは後方伝播アルゴリズムを使ってトレーニングされる。
【０１０６】
５．パンチとダイの位置決め
曲げ加工の準備段階中に、複数のダイ１９の内の１つのダイが、バックゲージ装置１００により、Ｘ方向においてダイ・レール２２上の適切な位置に位置決めされる（図３７参照）。図３６は、本発明の更なる側面に従った、ダイ・レール２２上でＸ方向において、該ダイ或は複数のダイ１９を位置決めする方法のフローチャートである。ステップＳ３００において、位置決めプロセスが開始される。ステップＳ３０２で、選ばれたバックゲージ・フィンガ１０６が移動され、Ｘ方向において選択位置に位置決めされる。ステップＳ３０４で、バックゲージがＹ方向にダイ・レール２２に向け移動され、図３７に示すような適切な位置に位置決めされる。ステップＳ３０６で、力検知バックゲージがゼロにされ、釣り合わされる。ステップＳ３０８で、選択された１つのダイ或は複数のダイ１９が、バックゲージ・フィンガ１０６に向けダイ・レール２２に沿って移動される。該ダイ或は複数のダイは、手動で又は適切なロボットを使い、バックゲージ・フィンガ１０６に向け移動される。ステップＳ３１０で、バックゲージ・フィンガ１０６と該ダイ或は複数のダイ１９（図３７参照）との間で当接が検出されるかどうか判断される。当接が検出されると、プロセスはステップＳ３１２に進み、そこで該ダイ或は複数のダイ１９が、ボルト等の締め付け手段によりダイ・レール２２に固定される。ステップＳ３１４で、バックゲージ・フィンガ１０６のＸ方向の位置が、例えばコントローラ４２等の内部の適当なメモリに記憶される。次に、ステップＳ３１６で、バックゲージ・フィンガ１０６が、該ダイ或は複数のダイ１９から離される。プロセスは次にステップＳ３１８で終了する。
【０１０７】
前記方法により、該ダイ或は複数のダイ１９がダイ・レール２２上に設置され位置決めされると、ワークピース（或はパーツ）１６は、前記ダイ或は複数のダイ１９に対して容易に且つ正確に位置決めすることが可能となる（図３９参照）。図３８は、該ダイ或は複数のダイ１９に対するワークピース１６（パーツ）の位置決め方法のフローチャートである。ステップＳ３３０で、プロセスが開始される。ステップＳ３３２で、ステップＳ３１４（図３６）でメモリに記憶されたバックゲージ・フィンガ１０６の位置がメモリから読み出される。ステップＳ３３４で、バックゲージ・フィンガ１０６が、Ｘ方向において読み出された位置に位置決めされる。ステップＳ３３６で、力検知バックゲージ・フィンガ１０６がゼロにされ、釣り合わされる。ステップＳ３３８では、ワークピース１６がグリッパ１４により掴まれ、バックゲージ・フィンガ１０６に向け移動される。ステップＳ３４０で、バックゲージ・フィンガ１０６とワークピース１６との間での当接が検出されるかどうか決定される。当接が検出されると、プロセスはステップＳ３４２に進み、そこでフィンガ１０６がパーツ１６から離される。次に、プロセスはステップＳ３４４で終了する。この方法により、特にフランジ１６ｆを形成したワークピースは、図３９に示すように、ダイ、或は複数のダイ１９に対して正確に位置決めされ、その結果フランジ１６ｆに干渉することなく、パンチ、ダイ１８、１９はワークピースの線１６ｃに沿った曲げを実行することができる。
【０１０８】
前記実施例では、バックゲージ１０６とワークピース１６間の当接は、バックゲージ装置１００に設置されるセンサ１０４ａ、１０４ｂにより検出される。しかし、この検出は、図１５に示したグリッパ１４に設置されるセンサでも可能である。
【０１０９】
以上本発明を数種の図示実施例を基に説明したが、本文書内で使われる用語は、説明の目的のためであり、何ら制限されるわけではない。クレイムの範囲内で、本発明側面の範囲、精神を越えることなく変更は可能である。本発明の説明では、特定の手段、材料、実施例に言及したが、本発明はここで記載の特定事項に限定されるわけではなく、クレイム内の構造、方法、用途全てに係るものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】従来技術のアマダＢＭ１００曲げ作業ステーションを図示する。
【図２】ダイ空間の側面図を図示する。
【図３】ダイ空間の正面図を図示する。
【図４】整列されているワークピースを含む従来技術のバックゲージ機構を図示する。
【図５】左右両方のフィンガ・ゲージ機構を含む、本発明の実施例のバックゲージ機構を図示する。
【図６】Ｘ−測定を実行する左フィンガ・ゲージ機構を図示する。
【図７】Ｘ−測定を実行する左フィンガ・ゲージ機構を図示する。
【図８Ａ】図５に示されたバックゲージ機構で使用される交互・力検知回路を図示する。
【図８Ｂ】図５に示されたバックゲージ機構で使用される交互・力検知回路を図示する。
【図９】図１に示された曲げ作業ステーションにより実行される曲げプロセスのフローチャートである。
【図１０】整列プロセスの主要工程のフローチャートである。
【図１１】バックゲージ動作プロセスの第１実施例のフローチャートである。
【図１２】バックゲージ動作プロセスの第２実施例のフローチャートである。
【図１３】サイドゲージ動作プロセスの第１実施例のフローチャートである。
【図１４】サイドゲージ動作プロセスの第２実施例のフローチャートである。
【図１５】分解した可撓性ロボット・グリッパ・センサの拡大図である。
【図１６】続きの曲げを有する曲げを実行するプロセスのフローチャートである。
【図１７】速度制御モジュールの動作のフローチャートである。
【図１８】パーツ振動の積極的減衰を実行する第１実施例のモジュールの動作を示すフローチャートである。
【図１９】パーツ振動の積極的減衰を実行する第２実施例のモジュールの動作を示すフローチャートである。
【図２０Ａ】第１実施例の当接制御モジュールの動作のフローチャートである。
【図２０Ｂ】第１実施例の当接制御モジュールの動作のフローチャートである。
【図２１】第２実施例の当接制御モジュールの動作のフローチャートである。
【図２２】保護移動モジュールの動作を示すフローチャートである。
【図２３Ａ】衝撃検出モジュールの動作を示すフローチャートである。
【図２３Ｂ】衝撃検出モジュールの動作を示すフローチャートである。
【図２４Ａ】後方照明画像に基づく垂下センサを示す。
【図２４Ｂ】後方照明画像に基づく垂下センサを示す。
【図２５】後方照明画像に基づく垂下検知プロセスのフローチャートである。
【図２６】後方照明なしの垂下検知プロセスのフローチャートである。
【図２７Ａ】ワークピースがまだダイ空間に近づかない場合の複合遮断ビーム垂下センサを示す。
【図２７Ｂ】ワークピースがダイ空間に近づき、走査されたビームに当たる場合の複合遮断ビーム垂下センサを示す。
【図２７Ｃ】ワークピースがＹ方向で停止し、固定横断ビームに当たるまで下降される場合の複合遮断ビーム垂下センサを示す。
【図２８】複合遮断ビームで実行される垂下検知プロセスのフローチャートである。
【図２９Ａ】ワークピースを搬送するロボットに対する単一ビーム垂下センサを示す。
【図２９Ｂ】ワークピースを搬送するロボットに対する単一ビーム垂下センサを示す。
【図３０】図２９Ａ、２９Ｂに示す単一ビーム垂下センサを用いて実行される垂下検知プロセスを示すフローチャートである。
【図３１】ダイ及び角度センサ用鏡保持機構の側面図である。
【図３２】ダイ及びビーム発光器・検出器ユニットの側面図である。
【図３３】支持構造を有するビーム発光器・検出器ユニットの側面図を図示する。
【図３４】支持構造を有するビーム発光器・検出器ユニットの平面図を図示する。
【図３５】スプリングバック制御プロセスにより実行される工程のフローチャートである。
【図３６】本発明に従って、Ｘ方向に一つ或いは複数のダイを位置決めする方法のフローチャートである。
【図３７】Ｘ方向での一つ或いは複数のダイの位置決めを実行する左バックゲージ装置を示す。
【図３８】本発明に従って、一つ或は複数のダイに対してワークピースを位置決めする方法のフローチャートである。
【図３９】ワークピースの位置決めを実行する左バックゲージ装置を図示する。
【符号の説明】
【０１１１】
１４  ロボット・グリッパ
１６  ワークピース
１９  ダイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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